등록일2014-04-24
파킨슨병은 자가면역질환인가?
파킨슨병은 뇌의 흑질(substantia nigra)에 분포하는 도파민의 신경세포가 점차 소실되어 발생하며 안정떨림, 경직, 운동완만(운동느림) 및 자세 불안정성이 특징적으로 나타나는 신경계의 만성 진행성 퇴행성 질환이다.
파킨슨병에서 뉴런의 파괴 원인이 아직까지 밝혀지지 않은 상황에서 파킨슨병이 면역체계가 뉴런을 외부 침입자로 오인하여 공격하여 발생되는 자가면역질환의 일종일 수 있다는 주장이 제기되었다. 본 연구는 Nature Comunications에 2014.04.16자로 발표되었다.
본 연구의 저자인 Columbia University Medical Center의 David Sulzer 박사는, 논쟁의 여지는 있지만, 본 연구가 만약 사실이라면 파킨슨병에서 뉴런의 파괴를 치료하는 새로운 방법의 시도가 도출될 수 있다고 밝혔다.
오랫동안 뉴런은 다른 세포들과는 달리 세포 표면에 항원을 표시하지 않기 때문에 면역 시스템의 공격으로부터 보호를 받는다고 믿어져 왔다. 그러나, 금번 연구에서 항원을 표시하는 몇 종류의 뉴런을 밝혀냈다.
인간 catecholamine neuron에서 MHC-1이 발견되었다.
Sulzer 박사 연구팀은 성인 및 파킨슨 환자의 기증된 뇌 조직을 분석하였다. 그 결과 MHC-1이 neuromelanin(NM)이 존재하는 substantia nigra(SN) dopaminergic neuron과 locus coeruleus(LC) norepinephrinergic neuron에서 발현되었다 (그림 1). MHC-II는 발현되지 않았다.
[그림 1] V-VIP immunostain(purple)은 성인(CTRL)과 파킨슨병(PD) 환자의 LC, SN 샘플에서의 MHC-I HLA을 나타낸다 (human MHC-I은 HLA gene으로 코딩된 α-chain으로 구성). NM은 brown precipitate로 표시된다.
또한, 기증된 샘플에서의 CNS 뉴런은 intact plasma membrane이 없으므로 MHC-1이 인간 dopaminergic 뉴런의 plasma membrane에 존재할 수 있는지 확인이 필요하였다. 인간배아줄기세포로부터 만들어진 인간 dopaminergic 뉴런으로 in vitro 실험을 하였는데, 파킨슨병을 일으키는 것으로 알려져 있는 특정 조건에서 이들 뉴런에 MHC-1이 발현됨을 확인하였다. 염증유발 cytokine인 IFN-γ 처리를 한 경우 MHC-1 발현을 확인하였다.
T cell은 MHC-1 발현 dopaminergic 뉴런을 공격한다.
추가로 연구진은 MHC-1을 발현하는 뉴런이 cytotoxic T cell에 의해 cell death가 유발되는지를 확인하기 위해 effector cell로 OT-1 CTL line을, target cell로 SIINFFKL peptide-pulsed SN 뉴론을 이용하여 실험하였다. 그 결과 CD8+ T cell은 IFN-γ 존재하에서 SIINFFKL-pulsed SN 뉴론을 약 50%정도 사멸시켰다. 반면, 유사하게 처리된 MHC-I null (Knockout: KO) SN 뉴런에서는 사멸이 관찰되지 않았다. (그림 2)
[그림 2] MHC-1을 발현하는 dopaminergic 뉴런은 CD8+ T cell의 공격을 받는다.
특정 뉴런이 항원을 표시하고 T cell은 항원을 인지하여 뉴런을 사멸시키는 것을 확인한 금번 연구는 파킨슨병이 부분적으로 자가면역질환일 수 있는 가능성을 제기한다. 하지만 이러한 상황이 실제로 파킨슨병 환자에게서도 일어나는지 앞으로 확인되어야 할 것이라고 Sulzer 박사는 설명했다.
[근거]
Nature CommunicationsVolume: 5, Article number: 3633